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ナノで観る測る示すーナノ領域電子分光による物性可視化-

  • 未来材料・システム研究所
  • 附属高度計測技術実践センター
  • 電子顕微鏡計測部

教授 武藤 俊介[むとう しゅんすけ]

http://www.nanoscopy.imass.nagoya-u.ac.jp/

シーズの概要

金属、半導体、セラミックス、ポリマーなど多岐にわたる機能材料の様々な物性を走査透過型電子顕微鏡(S/TEM)に付随した各種分析装置(電子エネルギー損失分光(EELS),エネルギー/波長分散X線分析(EDX/WDX)及び可視光発光(CL))を用いてナノメートル分解能で定量分析、空間分布マッピングによる可視化を行います。特に実用材料として様々な元素が含まれ、構造も多岐にわたる複雑な系でも最適な分析法をその場に応じて探索・適用します。

この研究の新規性・独創性

通常のS/TEM分析とは異なり、空間分布・回折条件などをパラメータとする多数のデータを自動収集するシステムと得られたデータを統計学に基づく数学処理を通して情報抽出する点に特徴を持っています。このために通常では測定できない微量元素、いくつかの状態が重なり合って特定できない化学状態などを標準スペクトル無しに抽出・可視化をします。またビームロッキング法による添加元素の占有原子サイト及び占有率定量解析は当グループ独自の技術です。原子サイトの違いによる価数変化の分析も可能です。それぞれの手法には試料形状などに制限がありますのでご相談ください。

産学連携を目指した応用研究

これまで行ってきた応用研究例:電池材料の劣化解析、セラミックス担持金属微粒子触媒の活性点解析、フェライト添加元素のサイト占有場所定量分析、ポリマーブレンドの無染色組織観察、硬質コーティング膜の化学結合性分析、タイヤの断面ナノ分析、誘電体界面の機能分析などなど

一言アピール

私達はテーラーメイドの分析技術を提供しています。まだ測定法が知られていないもの、他所で依頼したがうまくいかなかったものでもご相談ください。電子顕微鏡技術を駆使した新たな分析技術、可視化技術をご提供いたします。

キーワード

透過走査型電子顕微鏡、電子エネルギー損失分光、蛍光X線分析、可視光発光、ナノ可視化、情報・統計処理

保有技術

  • EDXによる組成及びEELS/CLによる化学結合状態毎のナノメートル分解能マッピング
  • 不純物・添加元素の原子サイト占有場所・占有率の定量分析(厚い試料もOK)
  • 強磁性材料の軌道/スピン磁気角運量のナノ領域測定とマッピング(新技術)
  • 各種統計処理、画像処理による情報抽出

主な機器

  • 複合電子顕微分光走査透過電子顕微鏡(EELS、EDX、WDX、CL、BSE各検出器を装備)、その他各解析プログラムなど

主な特許

  • 特許5575408号 発光体およびその製造方法

主な論文

  • Diagnostic nano-analysis of materials properties by multivariate curve resolution applied to spectrum images by S/TEM-EELS, S. Muto, et al, Mater. Trans. 50 (2009) 964-969
  • Capacity-fading mechanism of LiNiO2-based Lithium-ion batteries: II. Diagnostic analysis by electron microscopy and spectroscopy, S. Muto et al, J. Electrochem Soc. 156 (2009) A371-A377
  • Quantitative determination of site occupancy of multi-rare-earth elements doped into Ca2SnO4 phosphor by electron channeling microanalysis, S. Muto et al, J. Solid State Chem. 183 (2010) 2127-2132
  • Quantitative characterization of nanoscale polycrystalline magnets with electron magnetic circular dichroism, S. Muto et al, Nature Communications, vol. 5, 3138 (2014)